鈥
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性質
物理性質
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鈥是一種相對柔軟且具有延展性的元素,在標準情況下,在乾燥空氣中具有相當的耐腐蝕性和穩定性。但是,在較高溫度的濕氣下,鈥會迅速氧化,形成黃色的氧化鈥。純鈥具有金屬般明亮的銀色光澤。
氧化鈥根據光線的不同,顏色有相當大的變化。在陽光下,它是黃棕色的。在三色光下,它是火紅色的,幾乎不能和氧化鉺區別。這些顏色變化與鈥的銳利吸收帶有關,可用作磷光體。[3]
鈥是所有天然的化學元素中,磁矩最高的, (µ
B) 並具有其他不尋常的磁性。當和 10.6 釔混合時,會形成有極強磁性的混合物。[4]鈥在標準情況下是順磁性的,但在K的溫度以下是 19 鐵磁性的。[5]
化學性質
- 4 Ho + 3 O2 → 2 Ho2O3
鈥能與水反應,與冷水反應較緩慢,而與熱水反應較快速:
- 2 Ho (s) + 6 H2O (l) → 2 Ho(OH)3 (aq) + 3 H2 (g)
鈥也能與鹵素反應:
- 2 Ho (s) + 3 F2 (g) → 2 HoF3 (s) [粉紅色]
- 2 Ho (s) + 3 Cl2 (g) → 2 HoCl3 (s) [黃色]
- 2 Ho (s) + 3 Br2 (g) → 2 HoBr3 (s) [黃色]
- 2 Ho (s) + 3 I2 (g) → 2 HoI3 (s) [黃色]
鈥較容易溶解於稀硫酸中,生成Ho3+離子,以[Ho(OH2)9]3+配合物出現:[6]
- 2 Ho (s) + 3 H2SO4 (aq) → 2 Ho3+ (aq) + 3 SO2−
4 (aq) + 3 H2 (g)
鈥最常見的氧化態是+3。鈥溶液中的Ho3+被九個水分子環繞。鈥能溶解於酸性溶液。[7]
同位素
鈥共有35個同位素,其中只有165Ho是穩定的。其餘的皆為人工合成的放射性同位素,其中最穩定的是鈥-163,半衰期 4570 年。其它基態的鈥同位素的半衰期都不超過 2 天,大部分少於 3小時。不過,同核異構體 166m1Ho 的半衰期很長,約為 1200 年,這是由於其高自旋而成的。
歷史
鈥是由Jacques-Louis Soret和馬克·德拉方丹在 1878 年發現的。他們注意到了當時未知的元素(他們稱之為元素 X)異常的光譜吸收帶。[8][9]
Per Teodor Cleve在研究鉺土(氧化鉺)時獨立發現了該元素,並且是第一個將其分離出來的人。[10][11][12][13][14] 使用Carl Gustaf Mosander 開發的方法,Cleve 首先從 erbia 中去除了所有當時已知的雜質。他得到了兩種新的物質,一個是棕色的,另一個是綠色的。他將棕色物質命名為 holmia(以克利夫家鄉斯德哥爾摩的拉丁名稱命名)和綠色物質 thulia。 後來發現holmia 就是氧化鈥,而thulia 就是氧化銩。 [15]
在亨利·莫塞萊關於原子序數的經典論文[16] 中,鈥的原子序為 66。顯然,他研究的鈥樣本非常不純,主要是由旁邊(未被列入)的鏑影響的。他會看到這兩種元素的 X 射線發射線,但他假設這些都是鈥,而不是雜質鏑。
來源
![](http://images.weserv.nl/?url=//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/1b/Gadolinitas.jpg/220px-Gadolinitas.jpg)
就像其他的稀土金屬一樣,鈥不會以單質形式出現。鈥一般存在於矽鈹釔礦、獨居石等稀土礦物中。尚未發現以鈥為主的礦物。[17]鈥的主要產地在中國、美國、巴西、印度、斯里蘭卡和澳洲,儲量估計為 400,000 噸。[15]
鈥組成了地殼的 1.4 ppm(質量計),為第56常見的元素。鈥組成了土壤的 1 ppm,海水的 0.4 ppt,幾乎不存在於地球大氣中。鈥是鑭系元素中相對罕見的。[18]依質量計,它組成了宇宙的 500 ppt。[19]
鈥是通過離子交換從獨居石(含0.05% 鈥)中提取的,但仍難以與其他稀土分離。它是通過用金屬鈣還原其無水氯化物或氟化物而分離出來的。[20] 鈥在稀土金屬中相對便宜,價格為 1000 USD/kg.[21]
應用
![](http://images.weserv.nl/?url=//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/50/HoOxideSolution.jpg/220px-HoOxideSolution.jpg)
鈥在任何元素中具有最高的磁矩,可用於產生最強的人工磁場。[22]由於它可以吸收核裂變產生的中子,它也被用作可燃毒物來調節核反應堆。[15]
摻鈥的釔鐵石榴石 (YIG)和氟化釔鋰 (YLF) 應用於固態激光器中,而摻鈥的釔鐵石榴石也用於光學隔離器和微波器材(例如YIG球體)。鈥激光器的發射波長為 2.1 微米。[23] 它們用於醫療、牙科和光纖。[4]
鈥是用於立方氧化鋯和玻璃的着色劑之一,可提供黃色或紅色着色。[24] 含有氧化鈥或其溶液(溶劑通常是高氯酸)的玻璃在 200–900 nm 的光譜範圍內有尖銳的光吸收峰。因此它們被用作單色器的校準標準[25] ,可以商購。[26]
半衰期較長的放射性同位素 166m1Ho 用於校準伽馬射線光譜儀。[27]
在2017年3月,IBM宣佈他們已經開發出一種技術,可以在氧化鎂上的單個鈥原子上存儲一位元數據。[28]
憑藉足夠的量子和經典控制技術,鈥可能是製造量子計算機的理想物質。[29]
生物作用
鈥在人體中沒有用處,但鈥鹽能夠促進新陳代謝。[20]人體通常每年消耗大約一毫克鈥。植物不容易從土壤中吸收鈥。一些蔬菜的鈥含量已經過測量,達到100 ppt。[7]
毒性
如果吸入、食用或注射大量的鈥鹽會對人體造成嚴重損害。鈥的長期影響不明。鈥的急性毒性較低。[30]
參見
參考文獻
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外部連結
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- 元素鈥在The Periodic Table of Videos(諾丁漢大學)的介紹(英文)
- 元素鈥在Peter van der Krogt elements site的介紹(英文)
- WebElements.com – 鈥(英文)
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IIA 2 |
IIIB 3 |
IVB 4 |
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VIIB 7 |
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VIIIB 9 |
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IVA 14 |
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VIIA 17 |
VIIIA 18 | ||||||||||||||||||||
1 | H | He | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
2 | Li | Be | B | C | N | O | F | Ne | |||||||||||||||||||||||||||||
3 | Na | Mg | Al | Si | P | S | Cl | Ar | |||||||||||||||||||||||||||||
4 | K | Ca | Sc | Ti | V | Cr | Mn | Fe | Co | Ni | Cu | Zn | Ga | Ge | As | Se | Br | Kr | |||||||||||||||||||
5 | Rb | Sr | Y | Zr | Nb | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | Cd | In | Sn | Sb | Te | I | Xe | |||||||||||||||||||
6 | Cs | Ba | La | Ce | Pr | Nd | Pm | Sm | Eu | Gd | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | Lu | Hf | Ta | W | Re | Os | Ir | Pt | Au | Hg | Tl | Pb | Bi | Po | At | Rn | |||||
7 | Fr | Ra | Ac | Th | Pa | U | Np | Pu | Am | Cm | Bk | Cf | Es | Fm | Md | No | Lr | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Mt | Ds | Rg | Cn | Nh | Fl | Mc | Lv | Ts | Og | |||||
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